KR20190127086A - Gas barrier film and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a film for blocking a gas and a manufacturing method thereof, and comprises: a substrate; and a silicon nitride film located on the substrate, including silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), and satisfying following equation 2, 1.0 <= z/y <= 1.4, when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by following equation 1: Si_xN_yH_z.

Description

기체 차단용 필름 및 이의 제조방법{GAS BARRIER FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Gas barrier film and its manufacturing method {GAS BARRIER FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 기체 차단용 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gas barrier film and a method of manufacturing the same.

최근 유기발광다이오드(organic light emitting diode, OLED) 등의 표시 장치, 반도체 장치, 및 태양전지 등의 각종 장치 분야에서, 종래 사용되던 판유리 대신 경량이며 유연한 플라스틱 필름을 기판으로 하는 플렉서블 디바이스의 개발이 활발히 이루어지고 있다.Recently, in the field of display devices such as organic light emitting diodes (OLEDs), semiconductor devices, and various devices such as solar cells, development of a flexible device using a lightweight, flexible plastic film as a substrate instead of the conventionally used plate glass has been actively developed. It is done.

플라스틱 필름 기판은 유리 기판 등의 무기 기판에 비해 기체 차단(gas barrier) 성능이 떨어지기 때문에, 플라스틱 필름 기판상에 공기나 수증기의 혼입을 억제하기 위한 고성능 기체 차단막에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있다.Since plastic film substrates have poor gas barrier performance compared to inorganic substrates such as glass substrates, research on high-performance gas barrier films for suppressing the mixing of air or water vapor on plastic film substrates has also been actively conducted.

이러한 높은 성능을 충족시키기 위해 다양한 방법이 개발되고 있고, 그 중 기재필름 위에 유,무기 박막을 교차로 적층하는 방법이 가장 많이 응용되고 있다. Various methods have been developed to satisfy such high performance, and among them, a method of cross-laminating organic and inorganic thin films on a base film has been most applied.

산화알루미늄이나 산화실리콘, 질화실리콘 등 치밀한 구조의 무기 박막이 기체를 차단하는데 중요한 재료로 사용되고 있으며, 무기박막의 단면 또는 양면에 유기층을 형성시켜서 이런 무기박막을 보호하는 역할과 함께, 핀홀을 막아주거나 그 자체로서 기체 차단 성능을 일부 향상시키고 있다. Dense inorganic thin films, such as aluminum oxide, silicon oxide, and silicon nitride, are used as important materials to block gases.The organic layers are formed on one or both sides of the inorganic thin film to protect these inorganic thin films and to block pinholes, In itself, the gas barrier performance is partially improved.

이 중 실리콘질화막(silicon nitride film)을 포함하는 기체 차단막은, OLED 등의 제조 공정에서 유, 무기 재료들의 인-라인(In-line) 증착 방법을 통한 TFE(Thin Film Encapsulation) 공정에 의해 주로 성막되고 있으며, 실리콘질화막 성막시 배치형 스퍼터링(Sputtering) 또는 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor De position) 장비가 이용되고 있다. Among these, a gas barrier layer including a silicon nitride film is mainly formed by a thin film encapsulation (TFE) process using an in-line deposition method of organic and inorganic materials in an OLED manufacturing process. In the silicon nitride film deposition, batch sputtering or plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) equipment is used.

그러나, 이러한 종래의 TFE 공정에 의한 봉지막 형성 방법은 유리 기판의 소자에는 적용이 가능하지만, 플라스틱 필름 기판 등의 유연한 기판을 활용한 롤투롤 연속 공정에는 적용이 불가하며, 저온 성막 시 박막의 물성이 크게 바뀔 뿐만 아니라, 유연성도 떨어지는 문제점이 있다.However, the conventional method of forming the encapsulation film by the TFE process is applicable to the element of the glass substrate, but not applicable to the roll-to-roll continuous process using a flexible substrate such as a plastic film substrate, and the physical properties of the thin film at low temperature film formation Not only is this greatly changed, there is also a problem of poor flexibility.

이에, 플라스틱 필름 기판에 무리를 주지 않는 저온 공정으로 성막이 가능하면서, 동시에 성막된 실리콘질화막이 우수한 기체 차단성을 갖는 기술의 개발이 필요하다.Accordingly, there is a need for the development of a technology capable of forming a film by a low temperature process that does not impair the plastic film substrate, and at the same time, the silicon nitride film formed has excellent gas barrier properties.

본 발명의 일 양태는, 기체 차단성이 우수할 뿐만 아니라 유연성, 및 투명성 등의 광학특성이 뛰어난 기체 차단용 필름을 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a gas barrier film having excellent gas barrier properties and excellent optical properties such as flexibility and transparency.

본 발명의 일 양태는, 저온에서 실리콘질화막 및 플라스틱 기판의 물성 변화 없이 안정적인 성막이 가능하고, 플라스틱 필름 기판 상에 롤투롤 공정을 활용하여 대면적으로 상기와 같은 우수한 성능의 실리콘질화막을 성막할 수 있는 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공하고자 한다.According to one aspect of the present invention, stable film formation is possible without changing the physical properties of the silicon nitride film and the plastic substrate at a low temperature, and a silicon nitride film having the excellent performance as described above can be formed in a large area by using a roll-to-roll process on the plastic film substrate. It is to provide a method of manufacturing a gas barrier film.

본 발명의 일 양태는, 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름을 제공한다.One aspect of the invention, the substrate; And silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), which are located on the substrate, and satisfy the following formula 2 when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by the following formula 1. It provides a gas barrier film comprising a silicon nitride film.

[식 1][Equation 1]

SixNyHz Si x N y H z

[식 2][Equation 2]

1.0 ≤ z/y ≤ 1.4 1.0 ≤ z / y ≤ 1.4

상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.In Equations 1 and 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x + y + z = 1.

상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다.The substrate may be a plastic substrate.

상기 실리콘질화막은 하기 식 3을 더 만족하는 것일 수 있다.The silicon nitride film may further satisfy the following Equation 3.

[식 3][Equation 3]

2 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 62 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 6

상기 식 3에서, [Si-H]는 적외선 흡수 분광법에 의해 관찰된 실리콘질화막의 스펙트럼 중 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적이고, [N-H]는 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적을 의미한다.In the formula 3, [Si-H] is a peak area due to the Si-H bond has a peak between 2100cm -1 and 2200cm -1 of the spectrum of the silicon nitride film observed by infrared absorption spectroscopy, [NH] is It refers to the peak area by NH bond having a peak between 3250 cm −1 and 3500 cm −1 .

상기 식 1에서, 0.3≤z≤0.4일 수 있다.In Equation 1, 0.3 ≦ z ≦ 0.4.

상기 실리콘질화막의 두께가 30 내지 300nm일 수 있다.The silicon nitride film may have a thickness of 30 to 300 nm.

본 발명의 일 양태는, 실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)를 원료로 하고, 마이크로웨이브(microwave)를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 기판 상에 실리콘질화막을 성막하는 단계;를 포함하고, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율이 2.0 내지 5.0인, 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention is a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) as raw materials and microwaves as an energy source. And forming a silicon nitride film on the substrate using the method, wherein the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas in the step of forming the silicon nitride film is 2.0 to 5.0. to provide.

상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다.The substrate may be a plastic substrate.

상기 원료에 수소 가스(H2)가 포함되지 않는 것일 수 있다.Hydrogen gas (H 2 ) may not be included in the raw material.

상기 실리콘질화막을 성막하는 단계는, 상기 기판을 롤투롤 방식으로 이송하면서 수행되는 것일 수 있다.The forming of the silicon nitride film may be performed while transferring the substrate in a roll-to-roll manner.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름 제조방법에서, 제조되는 기체 차단용 필름은 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름일 수 있다.In the gas barrier film production method of one embodiment of the present invention, the gas barrier film to be produced is a substrate; And silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), which are located on the substrate, and satisfy the following formula 2 when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by the following formula 1. It may be a film for blocking gas comprising a silicon nitride film.

[식 1][Equation 1]

SixNyHz Si x N y H z

[식 2][Equation 2]

1.0 ≤ z/y ≤ 1.4 1.0 ≤ z / y ≤ 1.4

상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.In Equations 1 and 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x + y + z = 1.

본 발명의 일 양태는, 상기 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 포함하는 플렉서블 디바이스를 제공한다.One aspect of the present invention provides a flexible device including the gas barrier film according to one aspect of the present invention.

본 발명의 일 양태는, 기체 차단성이 우수할 뿐만 아니라 유연성, 및 투명성 등의 광학특성이 뛰어난 기체 차단용 필름을 제공한다.One aspect of the present invention provides a gas barrier film that is excellent in gas barrier properties and excellent in optical properties such as flexibility and transparency.

본 발명의 일 양태는, 저온에서 실리콘질화막 및 플라스틱 기판의 물성 변화 없이 안정적인 성막이 가능하고, 플라스틱 필름 기판 상에 대면적 롤투롤 공정을 활용하여 상기와 같은 우수한 성능의 실리콘질화막을 성막할 수 있는 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention, it is possible to form a stable film without changing the properties of the silicon nitride film and the plastic substrate at a low temperature, and to form a silicon nitride film of the excellent performance as described above using a large area roll-to-roll process on the plastic film substrate It provides a method for producing a gas barrier film.

도 1는 실시예 1의 실리콘질화막의 FTIR 측정 데이터이다.
도 2는 실시예 및 비교예들의 실리콘질화막 내 수소원자 및 질소원자의 비율에 따른 기체 차단성 측정 데이터이다.
1 is FTIR measurement data of the silicon nitride film of Example 1. FIG.
2 is gas barrier property measurement data according to the ratio of hydrogen atoms and nitrogen atoms in the silicon nitride film of the Examples and Comparative Examples.

다른 정의가 없다면 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.Unless otherwise defined, all terms used in the present specification (including technical and scientific terms) may be used as meanings that can be commonly understood by those skilled in the art. When any part of the specification is to "include" any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated. In addition, singular forms also include the plural unless specifically stated otherwise in the text.

본 명세서에서, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 “위에” 또는 “상에” 있다고 할 때, 이는 다른 부분 “바로 위에” 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In this specification, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, it is not only when the other part is “right on” but also when there is another part in the middle. Include.

본 명세서 전체에서, "A 내지 B"는 다른 정의가 없는 한, A 이상 B 이하를 의미한다.Throughout this specification, "A to B" means A or more and B or less, unless otherwise defined.

본 발명의 일 양태는, 가스배리어성이 우수할 뿐만 아니라 기계적 유연성, 및 투명성 등의 광학특성이 뛰어난 기체 차단용 필름을 제공한다.One aspect of the present invention provides a gas barrier film having excellent gas barrier properties and excellent optical properties such as mechanical flexibility and transparency.

구체적으로, 본 발명의 일 양태는, 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름을 제공한다.Specifically, one aspect of the present invention, a substrate; And silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), which are located on the substrate, and satisfy the following formula 2 when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by the following formula 1. It provides a gas barrier film comprising a silicon nitride film.

[식 1][Equation 1]

SixNyHz Si x N y H z

[식 2][Equation 2]

1.0 ≤ z/y ≤ 1.4 1.0 ≤ z / y ≤ 1.4

상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.In Equations 1 and 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x + y + z = 1.

상기 식 1은 실리콘질화막 내 포함되는 실리콘, 질소, 및 수소 원자만을 나타낸 것으로, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에 포함되는 실리콘질화막에는 성막과정에서 혼입되는 불가피한 불순물이 더 포함될 수 있다.Equation 1 shows only silicon, nitrogen, and hydrogen atoms included in the silicon nitride film, and the silicon nitride film included in the gas barrier film of one embodiment of the present invention may further include inevitable impurities mixed during the film formation process.

상기 식 1 및 식 2에서 x, y, 및 z는 실리콘질화막 내 실리콘, 질소, 및 수소 원자의 총량을 1로 하였을 때(즉, x+y+z =1)일 때의 실리콘, 질소, 및 수소 원자 각각의 함유량을 의미한다.In Formulas 1 and 2, x, y, and z are silicon, nitrogen, and when the total amount of silicon, nitrogen, and hydrogen atoms in the silicon nitride film is 1 (that is, x + y + z = 1), and The content of each hydrogen atom is meant.

또한, 실리콘질화막의 실리콘, 질소, 수소의 원자 함유 비율은 일 예로, FTIR (장비명:IFS-66/S, 제조사:Bruker)을 이용하여 측정된 [Si-H]와 [Si-N], [N-H]의 결합농도로부터 선행연구에서 알려진 'material balance equation'(H. M

Figure pat00001
ckel, R. L
Figure pat00002
demann, Detailed study of the composition of hydrogenated SiNx layers for high-quality silicon surface passivation, J. Appl. Phys. 92 (2002) 2602-2609.)을 통해 계산될 수 있다. In addition, the atomic ratio of silicon, nitrogen, and hydrogen in the silicon nitride film is, for example, [Si-H] and [Si-N], measured using FTIR (equipment name: IFS-66 / S, manufacturer: Bruker), From the combined concentration of [NH], the known 'material balance equation' (H. M)
Figure pat00001
ckel, R. L
Figure pat00002
demann, Detailed study of the composition of hydrogenated SiNx layers for high-quality silicon surface passivation, J. Appl. Phys. 92 (2002) 2602-2609.).

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름은, 기판 상에 성막된 실리콘질화막 내의 질소 원자 함량에 대한 수소 원자 함량의 비율(수소원자/질소원자)이 1.0 내지 1.4를 만족한다.In the gas barrier film of one embodiment of the present invention, the ratio of the hydrogen atom content (hydrogen atom / nitrogen atom) to the nitrogen atom content in the silicon nitride film formed on the substrate satisfies 1.0 to 1.4.

수소원자 및 질소원자의 함량이 위의 관계를 만족함으로써, 상기 범위 내에서 매우 우수한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 구현될 수 있다.By the content of the hydrogen atom and nitrogen atom satisfying the above relationship, very excellent gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency can be realized within the above range.

이는 후술되는 실시예로부터도 확인되었으며, 수소원자 및 질소원자의 함량비율이 너무 작거나, 너무 큰 경우, 위 범위를 만족하는 경우와 대비하여 기체 차단성, 및 투명성이 급격히 열위해지는 문제가 발생할 수 있다.This is also confirmed from the examples described below, when the content ratio of hydrogen atoms and nitrogen atoms is too small or too large, there may be a problem that the gas barrier properties and transparency are inferior in sharp contrast with the case where the above range is satisfied. have.

위 식 2의 상하한은 실험예로서 확인된 구체실시예에 보다 근접한 범위로서, 하한은 보다 구체적으로는 1.05일 수 있고, 상한은 보다 구체적으로는 1.35, 또는 1.32일 수 있다.The upper and lower limits of Equation 2 is a range closer to the specific embodiment identified as the experimental example, the lower limit may be more specifically 1.05, the upper limit may be more specifically 1.35, or 1.32.

한편, 상기 식 1에서, 25≤x≤35, 25≤y≤40, 및 30≤z≤40 을 만족할 수 있으나, 본 발명을 반드시 이에 제한하는 것은 아니다.Meanwhile, in Equation 1, 25 ≦ x ≦ 35, 25 ≦ y ≦ 40, and 30 ≦ z ≦ 40 may be satisfied, but the present invention is not necessarily limited thereto.

또한, 위 수치범위와 같이, 수소 원자가 30 내지 40원자% 포함될 수 있으며, 본 발명을 반드시 이에 제한하는 것은 아니나, 이 범위에서 우수한 기체 차단성, 및 기계적 유연성이 구현될 수 있어 좋을 수 있다.In addition, as shown in the above numerical range, 30 to 40 atomic% hydrogen atom may be included, but the present invention is not necessarily limited thereto, but excellent gas barrier properties and mechanical flexibility may be implemented in this range.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다. 구체적이며 예시적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리메틸 메타아크릴(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리설폰(polysulfone, PSF), 폴리에테르 설폰(polyether sulfone, PES), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리이미드(polyimide, PI), 고리형 폴리올레핀(cyclic polyolefin), 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(ethylene vinyl alcohol copolymer , EVAL), 또는 이들의 조합일 수 있다.In the gas barrier film of one embodiment of the present invention, the substrate may be a plastic substrate. Specific examples include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polymethyl Poly (methyl methacrylate), PMMA, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA) , Polycarbonate (PC), polysulfone (PSF), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polyimide (PI), cyclic polyolefin ), Ethylene vinyl alcohol copolymer (EVAL), or a combination thereof.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름은, 기판으로서 플라스틱 기판을 포함하여 우수한 기계적 유연성이 부여될 수 있다.The gas barrier film of one embodiment of the present invention can be provided with excellent mechanical flexibility including a plastic substrate as a substrate.

나아가, 후술되는 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조 방법과 같이, 플라스틱 기판 상에 상술한 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 롤투롤 공정을 통해 대면적으로 성막할 수 있기 때문에, 플렉서블 디바이스에 적용 가능한 기체 차단 필름을 대면적으로 생산할 수 있는 이점이 있다.Furthermore, like the manufacturing method of the gas barrier film of one aspect of this invention mentioned later, since the gas barrier film of one aspect of this invention mentioned above can be formed into a large area on a plastic substrate through a roll-to-roll process, As a result, there is an advantage of producing a large-area gas barrier film applicable to the flexible device.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 상기 실리콘질화막은 하기 식 3을 더 만족하는 것일 수 있다.In the gas barrier film of one embodiment of the present invention, the silicon nitride film may be one that satisfies the following Equation 3.

[식 3][Equation 3]

2 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 62 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 6

상기 식 3에서, [Si-H]는 적외선 흡수 분광법(FTIR)에 의해 관찰된 실리콘질화막의 스펙트럼 중 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적이고, [N-H]는 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적을 의미한다.And in the formula 3, [Si-H] is the area of the peak due to Si-H bonds having a peak between of the spectrum of the silicon nitride film observed by infrared absorption spectrometry (FTIR) 2100cm -1 and 2200cm -1, [ NH] means the peak area by NH bonds having a peak between 3250 cm −1 and 3500 cm −1 .

실리콘질화막 내 Si-H 결합과 N-H 결합의 비율 또한, 기체 차단 필름의 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성과 관련이 있는 것으로 보이며, 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합 피크 면적이 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합 피크 면적 대비 위 범위를 만족하는 경우, 우수한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 구현될 수 있다.The ratio of Si-H bonds and NH bonds in the silicon nitride film also appears to be related to gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency of the gas barrier film, with Si-H bonds having peaks between 2100 cm -1 and 2200 cm -1. When the peak area satisfies the above range relative to the NH bond peak area having a peak between 3250 cm −1 and 3500 cm −1 , excellent gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency may be realized.

이는 후술되는 실시예로부터도 확인되었으며, 식 3의 Si-H 결합 피크 면적 및 N-H 결합 피크 면적의 비율이 식 3을 만족하는 경우, 우수한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 구현되나, 위 범위를 벗어나는 경우 기체 차단성이 나빠지거나, 기계적 유연성이 나빠지는 것을 확인하였다.This was also confirmed from the examples described below. When the ratio of the Si-H bond peak area and the NH bond peak area of Equation 3 satisfies Equation 3, excellent gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency are realized, but the above range is achieved. It was confirmed that the gas barrier property is worsened or the mechanical flexibility is deteriorated.

상기 식 3의 상한은 보다 구체적으로는 5.12일 수 있고, 하한은 보다 보다 구체적으로는 2.05일 수 있다.The upper limit of Formula 3 may be more specifically 5.12, the lower limit may be more specifically 2.05.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 실리콘 질화막의 두께는 30 내지 300nm일 수 있고, 보다 구체적으로는 30 내지 200nm, 30 내지 150nm, 30 내지 100nm, 또는 50 내지 100nm일 수 있다. 다만, 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.In the gas barrier film of one embodiment of the present invention, the thickness of the silicon nitride film may be 30 to 300 nm, more specifically 30 to 200 nm, 30 to 150 nm, 30 to 100 nm, or 50 to 100 nm. However, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름에서, 기판의 두께는 예를 들어 50 내지 1000μm, 보다 구체적으로는 50 내지 500μm, 또는 50 내지 300μm일 수 있으나, 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니며, 적용되는 플렉서블 디바이스의 종류 등에 따라 당업계에서 통상적으로 채용되는 두께가 될 수 있다.In the gas barrier film of one embodiment of the present invention, the thickness of the substrate may be, for example, 50 to 1000 μm, more specifically 50 to 500 μm, or 50 to 300 μm, but the present invention is not limited thereto. According to the type of flexible device, the thickness may be conventionally employed in the art.

이하, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 제조하는 방법에 관해 설명한다.Hereinafter, the method of manufacturing the gas barrier film of one aspect of this invention is demonstrated.

본 발명의 일 양태는 실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)를 원료로 하고, 마이크로웨이브(microwave)를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 기판 상에 실리콘질화막을 성막하는 단계;를 포함하고, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율(암모니아 가스의 유량/실란 가스의 유량)이 2 내지 5인, 기체 차단용 필름의 제조방법을 제공한다.One aspect of the present invention uses a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) as raw materials and microwave as an energy source. And depositing a silicon nitride film on the substrate, wherein the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas (flow rate of the ammonia gas / flow rate of the silane gas) is 2 to 5 in the forming of the silicon nitride film. It provides a method for producing a film for phosphorus, gas barrier.

이러한 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법은, 예를 들어 100℃ 이하, 70℃ 이하, 보다 구체적으로는 40 내지 100℃, 또는 40 내지 70℃의 저온에서 기판 상에 우수한 기체 차단성을 보이는 실리콘질화막을 성막할 수 있는 제조방법이다.The method for producing a gas barrier film of one embodiment of the present invention, for example, excellent gas barrier on the substrate at a low temperature of 100 ℃ or less, 70 ℃ or less, more specifically 40 to 100 ℃, or 40 to 70 ℃ It is a manufacturing method which can form the silicon nitride film which shows the castle.

구체적으로, 고에너지를 인가할 수 있는 마이크로웨이브를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방식을 통해 저온에서 실리콘질화막의 급격한 물성 변화나, 플라스틱 기판의 물성 변화 없이 안정적으로 고품질의 실리콘질화막을 성막할 수 있다.Specifically, a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using microwave as an energy source capable of applying high energy can stably form a high quality silicon nitride film at a low temperature without a sudden change in physical properties of the silicon nitride film or a change in physical properties of the plastic substrate. Can be.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에서, 상기 기판은 플라스틱 기판일 수 있다. 구체적이며 예시적으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 폴리메틸 메타아크릴(poly(methyl methacrylate), PMMA), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐리덴클로라이드(polyvinylidene chloride, PVDC), 폴리염화비닐(polyvinyl chloride, PVC), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리설폰(polysulfone, PSF), 폴리에테르 설폰(polyether sulfone, PES), 폴리아릴레이트(polyarylate, PAR), 폴리이미드(polyimide, PI), 고리형 폴리올레핀(cyclic polyolefin), 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(ethylene vinyl alcohol copolymer , EVAL), 또는 이들의 조합일 수 있다. In the method of manufacturing a gas barrier film of an aspect of the present invention, the substrate may be a plastic substrate. Specific examples include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), polymethyl Poly (methyl methacrylate), PMMA, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylidene chloride (PVDC), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA) , Polycarbonate (PC), polysulfone (PSF), polyether sulfone (PES), polyarylate (PAR), polyimide (PI), cyclic polyolefin ), Ethylene vinyl alcohol copolymer (EVAL), or a combination thereof.

플라스틱 기판에 실리콘질화막을 성막함으로써 우수한 기체차단성, 기계적 유연성 및 투명성을 구현할 수 있다.By depositing a silicon nitride film on the plastic substrate, excellent gas barrier properties, mechanical flexibility and transparency can be realized.

또한, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름 제조방법은, 마이크로웨이브를 에너지원으로하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 방식을 채택함으로써 저온 성막이 가능하고, 플라스틱 기판을 채용하는 경우 종래 채택이 어려웠던 롤투롤 공정의 채택이 가능하여, 기판을 롤투롤 방식으로 이송하면서 실리콘질화막을 성막함으로써, 대면적으로 상기 우수한 성능의 기체 차단용 필름을 제조할 수 있다.In addition, the method for manufacturing a gas barrier film according to an aspect of the present invention can be formed at a low temperature by adopting a plasma-enhanced chemical vapor deposition method using microwave as an energy source, and roll-to-roll has been difficult to adopt in the past when a plastic substrate is employed. Since the process can be adopted and a silicon nitride film is formed while transferring a substrate in a roll-to-roll manner, it is possible to produce a gas barrier film having excellent performance in a large area.

또한, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름 제조방법에서, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계의 원료 가스에 수소 가스(H2)가 포함되지 않을 수 있다.In addition, in the method for manufacturing a gas barrier film according to an embodiment of the present invention, hydrogen gas (H 2 ) may not be included in the source gas of the step of forming the silicon nitride film.

고에너지를 인가하는 마이크로웨이브 에너지원을 채택한 플라즈마 강화 화학 기상 증착을 통해, 별도의 수소 가스의 주입 없이 실리콘질화막의 성막이 가능하며, 이에 따라 성막된 실리콘질화막 내 불필요하게 수소 가스의 함량이 증가하여 기체차단성과 유연성이 저하되는 문제를 방지할 수 있다.Plasma enhanced chemical vapor deposition employing microwave energy sources applying high energy enables the deposition of silicon nitride films without the injection of hydrogen gas, thereby increasing the amount of hydrogen gas unnecessarily in the deposited silicon nitride films. The problem that gas barrier property and flexibility are deteriorated can be prevented.

한편, 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에서, 상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율(암모니아 가스의 유량/실란 가스의 유량)이 2 내지 5일 수 있다.On the other hand, in the method for producing a gas barrier film of an aspect of the present invention, the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas (flow rate of ammonia gas / flow rate of silane gas) in the step of forming the silicon nitride film is 2 To 5 may be.

실란 가스 및 암모니아 가스의 유량비를 조절함으로써, 성막되는 실리콘질화막 내 수소 원자 및 질소 원자간 함량비 및 전술한 Si-H 결합 피크면적 및 N-H 결합 피크면적의 비율이 조절될 수 있다.By adjusting the flow rate ratio of the silane gas and the ammonia gas, the content ratio between the hydrogen atoms and the nitrogen atoms in the silicon nitride film to be formed and the ratio of the Si-H bond peak area and the N-H bond peak area described above can be controlled.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에서, 실란 가스의 유량에 대한 암모니아 가스의 유량의 비율이 상기 범위를 만족할 때, 전술한 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 우수한 기체 차단용 필름이 제조될 수 있다.In the method for producing a gas barrier film of an aspect of the present invention, when the ratio of the flow rate of the ammonia gas to the flow rate of the silane gas satisfies the above range, the gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency excellent gas barrier for Films can be made.

상기 범위를 벗어나는 경우, 제조되는 기체 차단용 필름의 기체 차단성, 기계적 유연성, 및 투명성이 열악해질 수 있기 때문에, 위 범위를 만족하는 것이 좋다.If it is out of the above range, gas barrier properties, mechanical flexibility, and transparency of the gas barrier film to be produced may be poor, it is good to satisfy the above range.

본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름의 제조방법에 대해 부연하면, 원료 가스인 실란 가스 및 암모니아 가스의 플라즈마 여기를 위한 여기용 가스로 아르곤 가스를 더 주입할 수 있다. 다만, 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.In detail, the argon gas can be further injected into the excitation gas for plasma excitation of the silane gas and the ammonia gas which are the source gas. However, the present invention is not limited thereto.

실란 가스 및 암모니아 가스의 주입 유량은 각각 1 내지 1000sccm의 범위에서 상술한 양자간 유량비율을 만족하는 범위에서 조절될 수 있으나, 이는 일 예시로서 이에 제한되는 것은 아니다.The injection flow rate of the silane gas and the ammonia gas may be adjusted in a range satisfying the bilateral flow rate ratio described above in the range of 1 to 1000 sccm, respectively, but this is not limited thereto.

여기용 가스의 주입 유량 또한 1 내지 1000sccm일 수 있으나, 이는 예시일 뿐 본 발명을 이에 제한하는 것은 아니다.The injection flow rate of the excitation gas may also be 1 to 1000 sccm, but this is only an example and the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 양태는, 상술한 본 발명의 일 양태의 기체 차단용 필름을 포함하는 플렉서블(flexible) 디바이스를 제공한다. 플렉서블 디바이스는 예를 들어, 플렉서블 OLED 등의 플렉서블 디스플레이일 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다.One aspect of the present invention provides a flexible device including the gas barrier film of one embodiment of the present invention described above. The flexible device may be, for example, a flexible display such as a flexible OLED, but is not limited thereto.

이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only preferred examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.

[[ 실시예Example 1] One]

마이크로웨이브 파워를 이용한 롤투롤 방식의 ECR-PECVD 장비(장치명 : 파일롯 롤투롤 PECVD Roll coat 500 시스템, 제조사 : Roth and Rau AG)를 이용하였고 장비의 구조는 기재 필름을 거치 및 주행 이송 시키는 로드락(Load Lock) 챔버와 박막을 성막 시키는 프로세스 (Process) 챔버로 나뉘어져 있다. 기재 필름은 100μm 두께의 광학용 폴리에틸렌테레프탈레이트(polyethylene terephthalate, PET) 필름(SKC(주))을 사용하였다. 롤투롤 공정은 로드락 챔버의 언와인더에서 출발한 PET필름이 프로세스 쳄버의 드럼롤을 통과하면서 플라즈마를 만나고, 다시 로드락 쳄버의 리와인더로 들어가는 구조를 가지며, 프로세스 쳄버의 성막 공정 압력은 8x10-2 mbar로 정밀하게 유지된다. 2.46GHz의 마이크로웨이브 파워를 인가하여 고밀도 플라즈마를 형성하고, 원료 가스들을 투입함으로써 반응을 통해 상기 PET 필름 위에 균일한 질화실리콘 박막을 성막하였다. 보다 구체적인 성막 조건은 아래와 같다.The roll-to-roll ECR-PECVD equipment using the microwave power (device name: pilot roll-to-roll PECVD Roll coat 500 system, manufacturer: Roth and Rau AG) was used. Load Lock) It is divided into a chamber and a process chamber for forming a thin film. As the base film, an optical polyethylene terephthalate (PET) film (SKC Co., Ltd.) having a thickness of 100 μm was used. Roll-to-roll process to meet the plasma as it passes through the drum roll of PET film, the process chamber from unwinder of the load lock chamber, having a structure into the rewinder of the load lock chamber again, the film forming process pressure in the process chamber is 8x10 - It is precisely maintained at 2 mbar. A high-density plasma was formed by applying a microwave power of 2.46 GHz, and a uniform silicon nitride thin film was formed on the PET film through reaction by inputting source gases. More specific film forming conditions are as follows.

공정 압력 : 8*10-2 mbarProcess pressure: 8 * 10 -2 mbar

파워 소스 : 2.46GHz 마이크로웨이브 발생기Power source: 2.46 GHz microwave generator

공정 파워 : 1.5 kW Process power: 1.5 kW

캐리어 가스 유량 : Ar= 900 sccmCarrier gas flow rate: Ar = 900 sccm

공정 반응 가스 총 유량 : SiH4 + NH3 = 930 sccmProcess Reaction Gas Total Flow: SiH 4 + NH 3 = 930 sccm

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 3.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 3.0

성막 두께 : 100 nmDeposition thickness: 100 nm

공정 온도 : 40℃Process temperature: 40 ℃

[[ 실시예Example 2] 2]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 2.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 2.0

[[ 실시예Example 3] 3]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 2.5Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 2.5

[[ 실시예Example 4] 4]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 5.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 5.0

[[ 비교예Comparative example 1] One]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 7.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 7.0

[[ 비교예Comparative example 2] 2]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 9.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 9.0

[[ 비교예Comparative example 3] 3]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 1.0Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 1.0

[[ 비교예Comparative example 4] 4]

처리가스의 유량을 아래와 같이 한 점을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 실리콘질화막을 성막하였다.A silicon nitride film was formed in the same manner as in Example 1 except that the flow rate of the processing gas was as follows.

반응가스 유량비 : R = NH3 /SiH4 = 1.5Reaction gas flow rate ratio: R = NH 3 / SiH 4 = 1.5

[[ 실험예Experimental Example 1] - 원자농도 분석 및 기체 투과도 측정 1]-atomic concentration analysis and gas permeability measurement

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 기체 차단용 필름의 실리콘질화막에 대하여, FTIR (장비명:IFS-66/S, 제조사:Bruker) 분광분석을 실시하였고, 각 결합농도로부터 실리콘질화막 내의 수소 및 질소 원자 함량의 비율을 구하였다. FTIR 스펙트럼은 기재의 백그라운드가 제거되고, 엘립소미트리로 측정된 두께로 노말라이즈시킨 상태에서 분석하였다. The silicon nitride films of the gas barrier films prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were subjected to FTIR (equipment name: IFS-66 / S, manufacturer: Bruker) spectroscopic analysis, and silicon from each binding concentration. The ratio of hydrogen and nitrogen atom contents in the nitride film was determined. The FTIR spectra were analyzed with the background of the substrate removed and normalized to the thickness measured by ellipsomtri.

도 1은 실시예 1에 대한 FTIR 분석 결과를 나타낸 것이다. 실시예 2 내지 4 및 비교예 1 내지 4 또한 동일한 모양의 피크가 관찰되었다. Figure 1 shows the results of the FTIR analysis for Example 1. Examples 2 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 also observed peaks of the same shape.

원자농도 분석시 N-N과 H-H 결합은 무정형 실리콘질화막에서 매우 적은량으로 존재하기 때문에 무시되었다.In atomic concentration analysis, N-N and H-H bonds were ignored because they exist in very small amounts in amorphous silicon nitride.

또한, 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 기체 차단용 필름에 대하여, WVTR(water vapor transmission rate) 측정을 하였다.In addition, water vapor transmission rate (WVTR) was measured for the gas barrier films prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4.

WVTR은 TECHNOLOX社의 DELTAPERM-2 (조건:40℃, 상대습도 90%, 유효 샘플면적 100 cm2)을 이용하여 수행하였고, 가스 투과에 의한 미세한 압력의 변화를 감지함으로써 산출했다. WVTR was performed using TECHNOLOX's DELTAPERM-2 (conditions: 40 ° C., 90% relative humidity, effective sample area 100 cm 2 ), and was calculated by sensing minute changes in pressure due to gas permeation.

위에서 측정한 실리콘질화막 내 수소 및 질소원자 함량의 비율(H/N)과 WVTR 측정 결과를 도 2에 도시하였다.The ratio of hydrogen and nitrogen atom contents (H / N) and WVTR measurement results in the silicon nitride film measured above are shown in FIG. 2.

도 2에 나타난 것과 같이, 실리콘질화막 내 수소 및 질소 원자의 함량비(H/N)가 1 내지 1.4인 실시예 1 내지 4의 경우 WVTR 값이 매우 작아 우수한 기체 차단성을 보였으며, 수소 및 질소 원자의 함량비가 1보다 작거나, 1.4보다 큰 비교예들의 경우 WVTR 값이 실시예들에 비해 4배 이상 급격하게 증가하였다.As shown in FIG. 2, in Examples 1 to 4 in which the content ratio (H / N) of hydrogen and nitrogen atoms in the silicon nitride film was 1 to 1.4, the WVTR value was very small, and showed excellent gas barrier properties. In Comparative Examples where the content ratio of atoms was less than 1 or greater than 1.4, the WVTR value increased more than four times more rapidly than the Examples.

[[ 실험예Experimental Example 2] -  2] - FTIR의FTIR [ [ SiSi -H]/[N-H] -H] / [N-H] 피크면적Peak area 비율 분석 Ratio analysis

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 기체 차단용 필름의 실리콘질화막에 대하여 상기 실험예 1에서 측정된 FTIR 분석 결과를 기초로 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적과 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적의 비율([Si-H]/[N-H])을 계산하여 표 1에 정리하였다.In Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 based on FTIR analysis measured in Experimental Example 1 with respect to silicon nitride film of the barrier film substrate produced in the Si- having a peak between 2100cm -1 and 2200cm -1 The ratio of the peak area due to the H bond and the peak area due to the NH bond having a peak between 3250 cm −1 and 3500 cm −1 ([Si-H] / [NH]) was calculated and summarized in Table 1.

매우 우수한 기체 차단 성능을 보이는 실시예 1 내지 4의 경우 약 2 내지 6의 피크 면적 비율을 나타냈다. Examples 1-4 showing very good gas barrier performance showed peak area ratios of about 2-6.

한편, 비교예 1과 2의 경우에는 피크면적 비율이 2 미만이었는데, 이 경우에는 도 2에서와 같이 WVTR이 급격히 상승함으로써 박막으로써의 기체 차단 성능을 거의 구현하지 못하였다. On the other hand, in the case of Comparative Examples 1 and 2, the peak area ratio was less than 2. In this case, as shown in FIG.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 [Si-H]/[N-H][Si-H] / [N-H] 2.712.71 4.094.09 5.125.12 2.052.05 1.051.05 0.9320.932 8.538.53 6.346.34

[[ 실험예Experimental Example 3] - 기계적 유연성 평가 3]-mechanical flexibility evaluation

실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 4의 기체 차단용 필름을 10mm의 작은 곡률 반경에서 안쪽 방향으로 10,000회 반복하여 굽힘 실험을 한 뒤, 실험예 1에서와 동일한 방법으로 WVTR 측정을 하여, 굽힘 전/후의 WVTR 증가 비율을 측정하였고, 이를 표 2에 나타내었다.The gas barrier films of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were repeatedly subjected to bending experiments 10,000 times inward at a small radius of curvature of 10 mm, and then subjected to WVTR measurement in the same manner as in Experimental Example 1 The rate of increase of WVTR before and after was measured, and it is shown in Table 2.

실시예들의 경우 WVTR 증가율이 약 100% 이하(즉, 2배 이하)였으나, [Si-H]/[N-H] 피크 면적의 비율이 6보다 큰 비교예 3과 4의 경우 굽힘 실험 후 WVTR이 500%(즉, 6배 이상) 이상 급격하게 상승하여 기계적 유연성이 매우 좋지 않았다.In the examples, the WVTR increase rate was about 100% or less (that is, 2 times or less), but in Comparative Examples 3 and 4 where the ratio of the [Si-H] / [NH] peak areas was greater than 6, the WVTR was 500 after the bending test. It rose sharply by more than% (i.e. more than six times), so the mechanical flexibility was very poor.

비교예 3과 4는 비교예 1 및 2에 비해서는 상대적으로 기체 차단성이 좋은데, [Si-H]/[N-H] 피크 면적의 비율이 너무 큰 경우 기계적 유연성이 나빠져 기계적 유연성 측면에서는 성능이 열위한 것으로 확인된다.Comparative Examples 3 and 4 have better gas barrier properties than Comparative Examples 1 and 2, but when the ratio of [Si-H] / [NH] peak areas is too large, the mechanical flexibility is worsened and the performance is poor in terms of mechanical flexibility. It is confirmed to

이에, 실리콘질화막 내 수소 및 질소 원자의 함량비(H/N)가 1 내지 1.4를 만족하면서, 동시에 [Si-H]/[N-H] 피크 면적의 비율이 2 내지 6 수준인 경우, 우수한 기체 차단성과 기계적 유연성이 동시에 구현되는 것으로 볼 수 있다.Thus, when the content ratio (H / N) of hydrogen and nitrogen atoms in the silicon nitride film satisfies 1 to 1.4, and at the same time the ratio of [Si-H] / [NH] peak areas is 2 to 6, excellent gas barrier. Performance and mechanical flexibility can be seen as being realized at the same time.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 WVTR 증가율(%)% Growth in WVTR 7373 9292 8585 7070 6868 102102 730730 540540

[[ 실험예Experimental Example 4] - 투명도 평가 4]-transparency evaluation

분광 광도계(장치명 : U4100, 제조사 : Hitachi)를 이용하여 파장 380~780 nm에서의 평균 투과율(PET 기판 포함)을 측정하였고, 헤이즈는 헤이즈미터 (장치명 : .NDH5000, 제조사 : Nippon Denshoku)를 사용하여 측정하였다.Using a spectrophotometer (device name: U4100, manufacturer: Hitachi), the average transmittance at a wavelength of 380 to 780 nm (including the PET substrate) was measured. Measured.

투과율은 JIS K7361 방식으로, 헤이즈(haze)는 JIS K7136 방식으로 측정하였으며, 측정 결과를 표 3에 정리하였다.The transmittance | permeability was measured by JISK7361 system, haze (haze) by JISK7136 system, and the measurement result was put together in Table 3.

실시예들의 경우 비교예들에 비해 광투과율이 매우 우수하였다.In the case of the examples, the light transmittance was very excellent compared to the comparative examples.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 투과율(%)Transmittance (%) 87.987.9 88.988.9 88.388.3 87.287.2 86.186.1 86.086.0 84.884.8 86.386.3 헤이즈(%)Haze (%) 1.151.15 1.051.05 1.141.14 1.131.13 1.141.14 1.101.10 1.21.2 1.081.08

Claims (11)

기판; 및
상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름.
[식 1]
SixNyHz
[식 2]
1.0 ≤ z/y ≤ 1.4
(상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.)
Board; And
Silicon on the substrate, including silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), and when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by the following Equation 1, the silicon satisfying the following Equation 2 Gas barrier film comprising a nitride film.
[Equation 1]
Si x N y H z
[Equation 2]
1.0 ≤ z / y ≤ 1.4
(In Formula 1 and Formula 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x + y + z = 1.)
제 1항에서,
상기 기판은 플라스틱 기판인 기체 차단용 필름.
In claim 1,
The substrate is a gas barrier film is a plastic substrate.
제 1항에서,
상기 실리콘질화막은 하기 식 3을 더 만족하는 기체 차단용 필름.
[식 3]
2 ≤ [Si-H] / [N-H] ≤ 6
(상기 식 3에서, [Si-H]는 적외선 흡수 분광법에 의해 관찰된 실리콘질화막의 스펙트럼 중 2100cm-1과 2200cm-1 사이에서 최고점을 갖는 Si-H 결합에 의한 피크의 면적이고, [N-H]는 3250cm-1과 3500cm-1 사이에 최고점을 갖는 N-H 결합에 의한 피크 면적을 의미한다.)
In claim 1,
The silicon nitride film is a gas barrier film further satisfying the following equation 3.
[Equation 3]
2 ≤ [Si-H] / [NH] ≤ 6
(And in the formula 3, [Si-H] is the area of the peak due to Si-H bonds having a peak between the spectrum of 2100cm -1 and 2200cm -1 of the silicon nitride film observed by infrared absorption spectroscopy, [NH] Denotes the peak area due to NH bonding with a peak between 3250 cm -1 and 3500 cm -1 .)
제 1항에서,
상기 식 1에서, 0.3≤z≤0.4인 기체 차단용 필름.
In claim 1,
In Formula 1, 0.3≤z≤0.4 gas barrier film.
제 1항에서,
상기 실리콘질화막의 두께가 30 내지 300nm인 기체 차단용 필름.
In claim 1,
The thickness of the silicon nitride film is 30 to 300nm gas barrier film.
실란 가스(SiH4) 및 암모니아 가스(NH3)를 원료로 하고, 마이크로웨이브(microwave)를 에너지원으로 하는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD)을 이용하여 기판 상에 실리콘질화막을 성막하는 단계;를 포함하고,
상기 실리콘질화막을 성막하는 단계에서 암모니아 가스의 유량에 대한 실란 가스의 유량의 비율이 2 내지 5인, 기체 차단용 필름의 제조방법.
Silicon nitride film on a substrate using plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) using silane gas (SiH 4 ) and ammonia gas (NH 3 ) as raw materials and microwaves as energy sources Forming a film; comprising;
The method of manufacturing a gas barrier film, wherein the ratio of the flow rate of the silane gas to the flow rate of the ammonia gas is 2 to 5 in the step of forming the silicon nitride film.
제 6항에서,
상기 기판은 플라스틱 기판인 기체 차단용 필름의 제조방법.
In claim 6,
The substrate is a plastic substrate manufacturing method of the gas barrier film.
제 6항에서,
상기 원료에 수소 가스(H2)가 포함되지 않는 기체 차단용 필름의 제조방법.
In claim 6,
Method for producing a gas barrier film containing no hydrogen gas (H 2 ) in the raw material.
제 6항에서,
상기 실리콘질화막을 성막하는 단계는, 상기 기판을 롤투롤 방식으로 이송하면서 수행되는 것인 기체 차단용 필름의 제조방법.
In claim 6,
Forming the silicon nitride film, the method for producing a gas barrier film is carried out while transferring the substrate in a roll-to-roll manner.
제 6항에서,
제조되는 기체 차단용 필름은 기판; 및 상기 기판 상에 위치하고, 실리콘(Si), 질소(N), 및 수소(H)를 포함하며, 상기 실리콘, 질소, 및 수소의 함량 관계를 하기 식 1로 나타낼 때, 하기 식 2를 만족하는 실리콘질화막;을 포함하는 기체 차단용 필름인, 기체 차단용 필름의 제조방법.
[식 1]
SixNyHz
[식 2]
1.0 ≤ z/y ≤ 1.4
(상기 식 1 및 식 2에서, x, y, 및 z는 각각 실리콘, 질소, 및 수소의 원자수에 따른 비율이며, x+y+z = 1이다.)
In claim 6,
Gas barrier film to be produced is a substrate; And silicon (Si), nitrogen (N), and hydrogen (H), which are located on the substrate, and satisfy the following formula 2 when the content relationship of the silicon, nitrogen, and hydrogen is represented by the following formula (1): Method of producing a film for gas barrier film comprising a silicon nitride film;
[Equation 1]
Si x N y H z
[Equation 2]
1.0 ≤ z / y ≤ 1.4
(In Formula 1 and Formula 2, x, y, and z are ratios depending on the number of atoms of silicon, nitrogen, and hydrogen, respectively, and x + y + z = 1.)
제 1항의 기체 차단용 필름을 포함하는 플렉서블 디바이스.
Flexible device comprising the gas barrier film of claim 1.
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